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문제 정의
- 없다. 그러므로 본 연구의 목적은 LED를 인공광원으로 사용하여 청색, 적색 및 원적색의 단색광이 조사된 광환경하에서 활착된 수박 접목묘의 증발산 속도와 활착 특성에 미치는 광질의 효과를 구명하는 데 있다.
제안 방법
- 접목묘의 증발산속도와 활착 특성에 미치는 청색, 적색 및 원적색광의 광질 처리효과를 검토하고자 LED 모듈(module)을 광원으로 사용하였다. LED 모듈은 발광부, 전원 제어부, 지지용 프레임 등으로 구성되며, 서로 다른 광질의 LED 조합이 가능하도록 LED 모듈을 제작하였다(Kim, 1999).
- LED 모듈은 발광부, 전원 제어부, 지지용 프레임 등으로 구성되며, 서로 다른 광질의 LED 조합이 가능하도록 LED 모듈을 제작하였다(Kim, 1999). 그림 1과 같이 본 실험에 사용된 청색(NSPB633S, Nichia Chemical Co.
- King, 흥농종묘)이 사용되었다. 접수와 대목은 발아 후 기온이 명기와 암기에 각각 28℃, 18℃, 상대습도 70% PPF 300 μmol·m-2·s-1로 유지되는 생장 상에서 육묘 과정을 거쳤다. 이 때 광주기는 24시간으로서, 명기와 암기는 각각 12시간이었다.
- 동일한 활착촉진 시스템에서 청색, 적색 및 원적색광 LED하에서 5일간 활착된 접목묘는 유리온실 내로 옮겨져 10일간 경화되었다. 활착 기간에 청색, 적색 또는 원적색광에 의한 상호 간섭을 배제하고자 알루미늄 포일로 이루어진 반사판을 제작하여 특정 파장의 광이 다른 광질하에서 활착되고 있는 접목묘에 도달하지 않도록 하였다. 접목묘의 경화는 전북대학교 실험농장의 유리온실 내에서 2000년 8월 16부터 10일 동안 이루어졌다.
- 이용하였다. 즉 하중변환기(MLP-25, Transducer Techniques)가 부착된 알루미늄판 위에 접목묘가 담겨 있는 플러그트레이 1매를 위치시킨 후 5일의 활착 기간 동안 접목묘, 배지 및 플러그트레이를 포함한 접목묘 개체군의 무게 변화를 연속적으로 측정하여 증발산속도를 결정하였다. 증발산속도 계측은 활착촉진실에서 이루어졌으며, 실험 기간 동안 활착촉진실 내의 기온과 상대습도는 각각 27℃, 90%로 조절되었다.
- 즉 하중변환기(MLP-25, Transducer Techniques)가 부착된 알루미늄판 위에 접목묘가 담겨 있는 플러그트레이 1매를 위치시킨 후 5일의 활착 기간 동안 접목묘, 배지 및 플러그트레이를 포함한 접목묘 개체군의 무게 변화를 연속적으로 측정하여 증발산속도를 결정하였다. 증발산속도 계측은 활착촉진실에서 이루어졌으며, 실험 기간 동안 활착촉진실 내의 기온과 상대습도는 각각 27℃, 90%로 조절되었다. 한편 청색, 적색 및 원적색광 LED로부터 조사된 PPF는 플러그트레이의 배지 표면을 기준으로 모두 50 μmol·m-2·s-1로 설정하였다.
- 실험 개시 후 5일째에 각각의 광질하에서 50주씩활착된 접목묘에 대한 활착율을 조사하였고, 또한광질별로 5주씩을 채취하여 생장 특성을 조사하였다. 10일 동안의 경화 기간에 5일 간격으로 접목묘 5주씩에 대한 경화 특성을 조사하였다.
- 10일 동안의 경화 기간에 5일 간격으로 접목묘 5주씩에 대한 경화 특성을 조사하였다. 생장과 경화 특성에 대한 조사 항목은 접묘의 생존율, 접수의 배축직경과 배축길이, 엽면적, 엽록소 함량 등이다.
- 생장과 경화 특성에 대한 조사 항목은 접묘의 생존율, 접수의 배축직경과 배축길이, 엽면적, 엽록소 함량 등이다. 엽록소 함량은 엽록소계(SPAD-502, MINOLTA Co.)를 사용하여 측정하였다.
- 접목묘의 활착은 KM2000)이 개발한 인공광형 활착촉진 시스템에서 이루어졌다. 접목 후 초기 24시간은 암조건을 유지하였으며, 24시간이 경과한 이후부터 명기와 암기를 각각 12시간씩으로 조절하였다. 동일한 활착촉진 시스템에서 청색, 적색 및 원적색광 LED하에서 5일간 활착된 접목묘는 유리온실 내로 옮겨져 10일간 경화되었다.
- 청색, 적색 및 원적색의 단색광의 조사가 가능한 LED 모듈을 제작하여 수박 접목묘의 활착과 경화특성에 미치는 광질의 효과를 정량적으로 구명하였다. 기온, 상대습도 및 광합성유효광량자속을 각각 27℃, 90%, 50 μmol·m-2·s-1로 조절한 조건에서 청색광 LED하에서 활착된 접목묘는 활착 초기에 적색광 또는 원적색광 LED하에서 활착된 접목묘에 비해서 높은 증발산속도를 나타내었으나, 활착 후 일수가 경과할수록 광질이 증발산속도에 미치는 효과가 감소하였다.
대상 데이터
- LED 모듈은 발광부, 전원 제어부, 지지용 프레임 등으로 구성되며, 서로 다른 광질의 LED 조합이 가능하도록 LED 모듈을 제작하였다(Kim, 1999). 그림 1과 같이 본 실험에 사용된 청색(NSPB633S, Nichia Chemical Co.), 적색(LNJ295PCDA, Matsushita Co.) 및 원적색(BCH-36, Showa Denko Co.) LED의 주파장은 각각 462nm, 654nm, 728nm 이다.
- 발광부는 LED 스틱이 배열된 LED 어레이(array)로서, 1개의 스틱은 48개의 LED로 구성된다. LED 어레이의 발광유효면적은 315mm X 290mm 으로서, 최대 40개의 LED 스틱이 배열될 수 있다.
- 본 실험에 사용된 접목방법은 편엽절단 삽접으로서, 접수와 대목으로 각각 수박(감로, 흥농종묘) 과박(FR King, 흥농종묘)이 사용되었다. 접수와 대목은 발아 후 기온이 명기와 암기에 각각 28℃, 18℃, 상대습도 70% PPF 300 μmol·m-2·s-1로 유지되는 생장 상에서 육묘 과정을 거쳤다.
- 활착 기간에 청색, 적색 또는 원적색광에 의한 상호 간섭을 배제하고자 알루미늄 포일로 이루어진 반사판을 제작하여 특정 파장의 광이 다른 광질하에서 활착되고 있는 접목묘에 도달하지 않도록 하였다. 접목묘의 경화는 전북대학교 실험농장의 유리온실 내에서 2000년 8월 16부터 10일 동안 이루어졌다.
이론/모형
- 접목은 접수의 자엽이 완전히 전개된 시기에 실시하였다. 접목묘의 활착은 KM2000)이 개발한 인공광형 활착촉진 시스템에서 이루어졌다. 접목 후 초기 24시간은 암조건을 유지하였으며, 24시간이 경과한 이후부터 명기와 암기를 각각 12시간씩으로 조절하였다.
- 광질에 따른 접목묘의 증발산 특성을 분석하고자 Kim과 Paric(2000)이 제시한 증발산속도 계측 시스템을 이용하였다. 즉 하중변환기(MLP-25, Transducer Techniques)가 부착된 알루미늄판 위에 접목묘가 담겨 있는 플러그트레이 1매를 위치시킨 후 5일의 활착 기간 동안 접목묘, 배지 및 플러그트레이를 포함한 접목묘 개체군의 무게 변화를 연속적으로 측정하여 증발산속도를 결정하였다.
성능/효과
- 증발산특성은 그림 2와 같다. 접목 후 1 일째의 명기에서 광질에 따른 증발산속도는 청색, 원적색 및 적색광 LED에서 각각 50.5, 40.7, 32.15 g·m-2·h-1로서 차이가 크게 나타났으나, 활착 후 일수가 경과할수록 광질 처리에 따른 접목묘의 증발산 속도 차이는 줄어들었다. 활착 기간동안 접목묘의 증발산속도는 청색광과 원적색광에서 비슷한 수준이었으나, 적색광에서는 상대적으로 낮게 나타났다.
- 증발산에 커다란 영향을 미치는 물리적 환경요인은 기온, 상대습도, 광량 및 기류속도 등이다. 본 실험에서 활착촉진 시스템내의 기온, 상대습도 및 광량은 각각 27℃, 90%, 50 μmol·m-2·s-1로 일정하게 조절되었으며, 기류속도는 0.1 m·s-1를 유지하였다. 기온과 상대습도가 일정한 수준으로 제어될 때, 즉 포차(vapour pressure deficit)가 일정할 때 증발산 속도는 일정한 값을 나타낸다.
- 적색광에서 활착된 접목묘의 활착율은 100% 이었고, 온실내의 경화 단계에서 생존율은 96%로서매우 높게 나타났다. 청색광에서 활착된 접목묘의 활착율과 경화 과정에서의 생존율은 각각 96%, 96%로서 적색광의 경우와 거의 유사하게 나타났다.
- 적색광에서 활착된 접목묘의 활착율은 100% 이었고, 온실내의 경화 단계에서 생존율은 96%로서매우 높게 나타났다. 청색광에서 활착된 접목묘의 활착율과 경화 과정에서의 생존율은 각각 96%, 96%로서 적색광의 경우와 거의 유사하게 나타났다. 백색형광등을 이용한 Kim(2000)의 결과에서 활착율이 90~92%임을 고려할 때 청색과 적색광에서의 활착율은 형광등에 비해서 다소 높게 나타났음을알 수 있다.
- 기온, 상대습도 및 광합성유효광량자속을 각각 27℃, 90%, 50 μmol·m-2·s-1로 조절한 조건에서 청색광 LED하에서 활착된 접목묘는 활착 초기에 적색광 또는 원적색광 LED하에서 활착된 접목묘에 비해서 높은 증발산속도를 나타내었으나, 활착 후 일수가 경과할수록 광질이 증발산속도에 미치는 효과가 감소하였다. 접목묘의 활착과 경화 특성에 미치는 광질의 효과는 높게 나타났다.
- 기온, 상대습도 및 광합성유효광량자속을 각각 27℃, 90%, 50 μmol·m-2·s-1로 조절한 조건에서 청색광 LED하에서 활착된 접목묘는 활착 초기에 적색광 또는 원적색광 LED하에서 활착된 접목묘에 비해서 높은 증발산속도를 나타내었으나, 활착 후 일수가 경과할수록 광질이 증발산속도에 미치는 효과가 감소하였다. 접목묘의 활착과 경화 특성에 미치는 광질의 효과는 높게 나타났다. 즉, 적색과 청색광에서 활착된 접목묘의 활착율은 각각 100% 96%로서 높게 나타났으며, 온실 내에서 고사없이 대부분 건전묘로 경화되었다.
- 접목묘의 활착과 경화 특성에 미치는 광질의 효과는 높게 나타났다. 즉, 적색과 청색광에서 활착된 접목묘의 활착율은 각각 100% 96%로서 높게 나타났으며, 온실 내에서 고사없이 대부분 건전묘로 경화되었다. 한편 원적색광에서의 활착율은 80%로 낮게 나타났으며, 외관상 묘소질이 저하되었고 경화 중 생존율은 60%에 불과하였다.
- 한편 원적색광에서의 활착율은 80%로 낮게 나타났으며, 외관상 묘소질이 저하되었고 경화 중 생존율은 60%에 불과하였다. 활착 단계에서 접수의 배축 신장은 적색광에서 크게 나타났으나, 청색광에서는 신장 효과가 작게 나타났다. 경화 과정에서 접수의 엽면적과 엽록소 함량에 미치는 광질의 효과가 분명하게 나타났다.
- 경화 과정에서 접수의 엽면적과 엽록소 함량에 미치는 광질의 효과가 분명하게 나타났다. 엽면적은 적색광>청색광>원적색광의 순서로 나타났고, 엽록소 함량은 청색광>적색광>원적색광의 순서로서 경화 과정에서 상기 특성이 지속되었다.
- 결론적으로 광질이 수박 접목묘의 활착과 경화특성에 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 광질처리에 LED의 활용 가능성을 확인하였다. 청색, 적색 및 원적색의 단색광 LED에서 활착된 접목묘의 묘소질이 경화 단계에서도 일부 지속되고 있는 바, 묘소질 지속의 검증을 위한 인공광원으로서 LED가 유효하게 활용될 것으로 판단된다.
- 그림 2에서 적색광과 원적 색광 LED하에서 활착된 접목묘의 증발산속도는 활착초기 단계에서부터 대체적으로 일정한 수준으로 나타남을 알 수 있다. 한편 청색광 LED하에서 활착된 접목묘는 활착 초기에 적색광 또는 원적색광 LED하에서 활착된 접목묘에 비해서 높은 증발산속도를 나타내었으나, 시간이 경과할수록 증발산속도가 점차 감소하였다.
후속연구
- 청색 또는 적색광은 식물의 광합성속도를 증가시키는 광질로서 생장을 촉진하나, 원적색광은 발아 억제 또는 줄기 신장과 같은 광형태형성 반응에 커다란 영향을 미치는 것으로 알려져 있다(Brown 등, 1995; Smith, 1975). 원적색광하에서 활착된 접목묘의 활착율과 생존율이 청색 또는 적색광의 경우에 비해서 매우 낮게 나타났는데, 이것은 광합성 또는 광형태형성에 미치는 광질의 영향이 다름을 의미하는 것으로서 접목묘의 활착에 미치는 원적색광의 생리 기작에 대한 지속적인 연구가 필요할 것으로 판단된다. 아울러 청색광, 적색광 및 원적색광의 조사에 따라 접목묘의 활착율과 생존율이 다르게 나타난 바, 접목묘의 활착과 경화특성에 미치는 광질의 효과와 더불어 접목묘 묘소질의 지속성 여부에 대한 검토가 필요한 것으로 판단된다.
- 원적색광하에서 활착된 접목묘의 활착율과 생존율이 청색 또는 적색광의 경우에 비해서 매우 낮게 나타났는데, 이것은 광합성 또는 광형태형성에 미치는 광질의 영향이 다름을 의미하는 것으로서 접목묘의 활착에 미치는 원적색광의 생리 기작에 대한 지속적인 연구가 필요할 것으로 판단된다. 아울러 청색광, 적색광 및 원적색광의 조사에 따라 접목묘의 활착율과 생존율이 다르게 나타난 바, 접목묘의 활착과 경화특성에 미치는 광질의 효과와 더불어 접목묘 묘소질의 지속성 여부에 대한 검토가 필요한 것으로 판단된다.
- LED의 활용 가능성을 확인하였다. 청색, 적색 및 원적색의 단색광 LED에서 활착된 접목묘의 묘소질이 경화 단계에서도 일부 지속되고 있는 바, 묘소질 지속의 검증을 위한 인공광원으로서 LED가 유효하게 활용될 것으로 판단된다.
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